Forskare vid IMBA utvecklade en biobank av revertible, mutanta embryonala stamceller, publiceras i det aktuella numret av Natur . Denna cellbank – kallad Haplobank – innehåller över 100, 000 muterade, villkorliga mus embryonala stamcellinjer, inriktad på cirka 70 procent av det proteinkodande genomet.

Genetiska screeningar har revolutionerat vår förståelse av biologiska processer och sjukdomsmekanismer. De senaste tekniska framstegen har breddat de tillgängliga metoderna för att störa genfunktionen i en cellpopulation före screening, från kemisk och insertionsmutagenes till RNA-interferens, och, senast, CRISPR-medierad genomredigering. Dock, RNA-interferens och CRISPR-medierad geninriktning lider ofta av dålig effektivitet och effekter utanför målet. Dessutom, de flesta mutagenesmetoder är inte reversibla – vilket gör det svårt att noggrant kontrollera de frekventa genetiska och epigenetiska skillnaderna mellan skenbart identiska celler. Dessa problem kan förvirra reproducerbarheten, tolkning och övergripande framgång för genetiska screeningar.

Stora farhågor om vetenskaplig reproducerbarhet och rigoritet har dykt upp de senaste åren. Amgen och Bayer, samt The Reproducibility Initiative, har inte kunnat replikera många högprofilerade cancerstudier. Verkligen, det är inte ovanligt att man får olika resultat från experiment med samma cellinje i två olika laboratorier. Dessa inkonsekvenser kan uppstå av olika anledningar. Oavsett, irreproducerbara resultat slösar pengar, skada vetenskapens och forskarnas trovärdighet, och fördröja eller ångra framsteg, inklusive utveckling av effektiva terapier.

För att övervinna dessa problem, Penninger-labbet vid IMBA utvecklade en biobank av revertible, mutanta embryonala stamceller. Denna cellbank – kallad Haplobank – innehåller över 100, 000 muterade, villkorliga mus embryonala stamcellinjer, riktar in sig på cirka 70 procent av det proteinkodande genomet (nästan 17, 000 gener). "Haplobank är tillgänglig för alla forskare, och representerar det hittills största biblioteket av hemizyoga muterade embryonala stamcellinjer. Resursen övervinner problem som uppstår från klonal variabilitet, eftersom mutationer kan repareras i enstaka celler och i hela genomskala, " förklarar Ulrich Elling, första och motsvarande författare till den aktuella publikationen i Natur .

Värd-patogen-interaktioner och läkemedelsupptäckt

Som ett bevis på principen, författarna gjorde en genetisk screening för att avslöja faktorer som krävs för infektion med rhinovirus – orsaken till förkylningen. De upptäckte att rhinovirus kräver en tidigare okänd värdcellsfaktor, fosfolipas A2G16 (PLA2G16), att döda celler. Ytterligare, de visade att en specifik domän av PLA2G16 krävs för infektion och kan vara ett attraktivt läkemedelsmål. Intressant, PLA2G16 visade sig också nyligen vara nödvändigt för framgångsrik infektion av relaterade virus, inklusive poliovirus.

Nya gener för utveckling av blodkärl

I en annan skärm med principbevis, författarna utnyttjade den pluripotenta potentialen hos embryonala stamceller genom att differentiera dem till organoider i blodkärlen. Bildandet av blodkärl (angiogenes) är avgörande för utveckling och för vävnadsunderhåll, såväl som för sjukdomar som cancer. Författarna screenade kandidatangiogenesgener som var representerade i Haplobank, och upptäckte flera nya faktorer som påverkar tillväxten av blodkärl i organoider. Viktigt, de observerade en stark variation mellan oberoende kloner, belyser fördelen med reparerbar mutagenes för att jämföra mutanter med deras genetiskt reparerade systerkloner.

"Haplobank kan användas för skärmar för att skapa helt nya insikter om biologi och hälsa. Viktigt – eftersom genutslag kan repareras i våra embryonala stamkloner – möjliggör denna resurs också välkontrollerade, robusta och reproducerbara valideringsexperiment. Vi anser att detta är en kritisk punkt och bidrag, med tanke på de nuvarande ansträngningarna att förbättra den vetenskapliga forskningens stränghet." Säger Josef Penninger, IMBA Director och sista författare.